Impresión 3D de marcos orgánicos covalentes homogéneos y heterogéneos habilitados para el coensamblaje jerárquico

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química de los polímeros
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las estructuras orgánicas covalentes (COF) son polímeros porosos cristalinos típicamente sintetizados como polvos o películas delgadas.
• Las formas de COF existentes limitan su integración en arquitecturas complejas tridimensionales (3D) para aplicaciones avanzadas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método general para integrar los COF en materiales imprimibles en 3D.
• Para permitir la fabricación de sofisticadas estructuras 3D COF con alta precisión y funcionalidad integrada.

Principales métodos:

• Coensamblaje de polímeros de imina con una plantilla de impresión 3D (Pluronic F127) en un entorno acuoso para formar hidrogeles imprimibles.
• Policondensación controlada para lograr el adelgazamiento de corte y las propiedades autocurativas del hidrogel.
• Tratamiento térmico posterior a la impresión para la transformación amorfa a cristalina, dando lugar a monolitos de COF en 3D.

Principales resultados:

• Fabricación de hidrogeles imprimibles en 3D con enlaces de imina o β-cetoenamina que exhiban propiedades reológicas deseables.
• Síntesis exitosa de monolitos de COF 3D con alta cristalinidad, porosidad jerárquica, alto área de superficie y robusta estabilidad mecánica.
• Demostración de la impresión en 3D de monolitos de COF heterogéneos de doble componente con una alta precisión espacial utilizando múltiples tintas precursoras.

Conclusiones:

• Se ha establecido un método versátil para fabricar marcos orgánicos covalentes (COF) complejos en 3D a través de la impresión en 3D.
• Este enfoque facilita la integración de los FOC en dispositivos con interfaces interconectadas, abriendo nuevas vías para el diseño de materiales avanzados.
• La técnica desarrollada permite la creación de macrostructuras 3D sofisticadas y la integración heterogénea de COF a nivel molecular.